Исследователи из Японии обнаружили неожиданное решение одного из главных препятствий в технологии топливных элементов: кофеин. Результаты исследования, опубликованные в журнале Communications Chemistry, показывают, что добавление кофеина может значительно повысить эффективность топливных элементов.
Топливные элементы работают так же, как и аккумуляторы, вырабатывая электричество в результате химической реакции. Водородное топливо и кислород вступают в реакцию, производя электричество и воду в качестве побочного продукта. Критическая проблема заключается в катоде, где происходит реакция восстановления кислорода (ORR). Этот процесс в значительной степени зависит от платиновых электродов, что является основным фактором стоимости из-за высокой цены металла. Кроме того, вода, образующаяся в ходе реакции, снижает эффективность, образуя на электроде гидроксид платины (PtOH).
Исследовательская группа обнаружила, что добавление кофеина в электролит значительно повышает активность ORR. Как и в других эффективных методах, водоотталкивающая природа кофеина помогает предотвратить образование PtOH. Кофеин также активирует важнейшие водородные реакции с участием наночастиц платины, что еще больше повышает эффективность.
В ходе исследования было отмечено 11-кратное увеличение активности ORR при добавлении кофеина. Это означает потенциальное снижение количества платины, необходимой для электродов, что резко сокращает производственные затраты.